Ob in der Industrie, im öffentlichen Dienstleistungsbereich oder auf dem Mars: Der Einsatz von Robotern ist weltweit auf dem Vormarsch.
Chirurgen, Wartungstechniker, Controller, Pflegekräfte, Butler – kaum eine Berufssparte, für die Forscher nicht mit Hochdruck an der Entwicklung von Roboter- und Softwarelösungen arbeiten.
Die Versuche, Aufgaben an Maschinen abzugeben, reichen bis weit vor das Jahr 0 der Menschheitsgeschichte zurück. Eine Sammlung „raffinierter Geräte“ findet sich beispielsweise schon im Kitab al-Hiyal, einem in Bagdad verfassten Buch aus dem frühen 9. Jahrhundert. Bis heute nehmen Roboter immer mehr Tätigkeitsbereiche ein. Als weltweit führendes Land gilt dabei Japan, das bereits zahlreiche Aufgaben an Roboter übergeben hat.
Ausweitung menschlicher Fähigkeiten
Der Mensch ist in seinen Fähigkeiten begrenzt. Roboter hingegen können viele Tätigkeiten schneller und exakter ausführen oder sind überhaupt erst in der Lage dazu, Vorhaben in die Tat umzusetzen – z. B. das Roboterfahrzeug Sojourner, das 1997 auf dem Mars landete. Doch nicht nur gen Weltall, sondern auch Richtung Erdkern sind ferngesteuerte Autonomous Underwater Vehicles (AUV) unablässige Hilfsmittel bei der Erforschung von Meerestiefen, bei der Ortung von Umweltgefahren und nicht zuletzt bei der Schatz- und Rohstoffsuche.
In Krisengebieten helfen Roboter bei der Brandbekämpfung, der Minensuche und bei Bombenentschärfungen. Langfristig werden technologisch hoch entwickelte Armeen einen Großteil ihrer Streitmächte mit Robotern besetzen. Für die Rettung von Menschen entwickelte das Bonner Team Flyability jüngst die Drohne Gimball, die in enge Räume eindringen kann und auch bei Hindernissen in schwierigen Umgebungen nicht die Stabilität verliert. Bis 2016 soll die Kommerzialisierung dieses Projektes erfolgen.
Einsatz in der Produktion
Maßgeblich beim Einsatz von Industrierobotern sind vor allem wirtschaftliche Aspekte: Die Verrichtung einfacher Arbeiten bindet Arbeitskräfte, die in anderen Bereichen nicht mehr zur Verfügung stehen; so rechnet sich die Anschaffung eines Roboters schnell. Dementsprechend soll sich nach einem Plan der japanischen Regierung das Marktvolumen von Industrierobotern bis 2020 auf ca. 9 Milliarden Euro verdoppeln, jenes der Dienstleistungsroboter soll um das 20-fache auf ebenfalls 9 Milliarden Euro anwachsen.
Die Automatisierungsbranche unterliegt dabei einer großen Dynamik und bietet hohe Investitionspotenziale, da der Trend auch künftig immer stärker zur Technisierung einzelner Arbeitsschritte geht. Vor zwei Jahren bestellten deutsche Autohersteller mehrere tausend Roboter beim Hersteller KUKA und auch die Auftragsbücher des Konkurrenten ABB sind gut gefüllt. Berechnungen des Zentralverbandes Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) zufolge benötigen allein die Industriezweige Chemie, Papier, Metall und Verarbeitung von Erden und Steinen bis zum Jahr 2050 Investitionen in Höhe von 23 Milliarden Euro. Der Bereich Robotik und Automation wuchs im Jahr 2011 um 35 Prozent gegenüber dem Vorjahr.
Roboter als Dienstleister
Nachdem Spielzeugroboter bereits erschwinglich sind, Miimo und Robomov der schwedischen Firma Husqvarna den heimischen Rasen mähen, rückt die Markteinführung des Haushaltroboters Asimo (Honda) immer näher. Er vermag mithilfe von Sensoren die Stimmungslage seiner Besitzer zu erfassen und diese gegebenenfalls aufzuheitern.
Eine Differenzierung unterschiedlicher Personen erfolgt dabei über die Stimme oder visuelle Merkmale, der Gang zur Ladestation erfolgt bei Bedarf autonom. Daneben verrichtet Asimo Dienstleistungstätigkeiten oder geleitet Passagiere am Flughafen zum richtigen Gate. Die Roboter-Robbe Paro soll künftig Senioren nach japanischem Vorbild die Zeit vertreiben. Toshiba entwickelte hier jüngst die Androidin ChihiraAico, die ab 2020 vor allem in der Arbeit mit Demenzkranken zum Einsatz kommen soll.
Die französische Firma Aldebaran Robotics entwickelte unlängst den Roboter NAO, der künftig mehrsprachig japanische Bankkunden berät. Die Firma zeichnet auch für die Entwicklung eines humanoiden Computers für Nestlé Japan. Der Roboter-Anzug „Hybrid Assistive Limb“ (HAL) des Unternehmens Cyberdyne verschafft Querschnittsgelähmten in Bochum bereits mehr Bewegungsfreiheit. Panasonic entwickelte einen Roboter, der sich selbstständig in einen Rollstuhl verwandelt.
Zukünftige Entwicklungen
Humanoide Fähigkeiten:
Eine besondere Herausforderung ist der aufrechte Gang von humanoiden Robotern. Motoren, Gleichgewichtssensoren und Gelenke bilden komplexe Abläufe ab, menschliche Gesichter und Knopfaugen schaffen zusätzliches Vertrauen für den Umgang mit Menschen.
Entwicklungsbedarf besteht vor allem in der Feinmotorik der Hände. Auch das individuelle Erlernen verschiedener Fähigkeiten für den Hausgebrauch ist bislang Zukunftsmusik. Ein erster Fortschritt gelang jüngst Rodney Brooks, Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT), der den Roboter Baxter erschuf. Dieser erlernt motorische Abläufe anhand von Bewegungen, die der Besitzer ihm vorführt.
Die Software speichert die Bewegungsabläufe und vermag diese selbstständig zu variieren.
Welches Potenzial in dieser Entwicklung steckt, zeigt sich auch darin, dass Google das Unternehmen Boston Dynamics und die japanische Firma Schaft erworben hat – beide in der humanoiden Robotik tätig.
Künstliche Muskeln:
Künstliche Muskelstränge, belastbarer und stärker als ihre natürlichen Vorbilder, sind ein weiterer aktueller Forschungsgegenstand. Nachdem bereits Formgedächtnismetalle, spezielle Kunststoffe und Kohlenstofffasern bis hin zu Nanoröhrchen aus Kohlenstoff zum Einsatz kamen, erzielten an der University of Texas Werkstoffforscher neulich Erfolge mit einfachen, ineinander verdrehten Nylonfäden. Künftig ist damit auch die Gestaltung der Mimik bei Robotern denkbar.
Fazit
Die Entwicklung von Robotern ist bereits weit vorangeschritten, wenngleich aktuell ein großer Forschungsbedarf in der Entwicklung humanoider Roboter gegeben ist. Die kommerzielle Nutzung der Produkte liegt damit noch in der Zukunft. Große Investitionspotenziale bieten jedoch der Dienstleistungsbereich sowie die Hersteller von Automationsrobotern. Was in Japan bereits zum Alltag gehört, wird in Deutschland in nicht allzu ferner Zukunft ebenfalls Verbreitung finden.
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Die wichtigsten Punkte auf einen Blick:
- In Krisengebieten, beim Militär und im Weltraum – Roboter erweitern menschliche Fähigkeiten.
- Robotereinsatz im Dienstleistungsbereich auf dem Vormarsch
- Forschungsbedarf in der Robotik bei der Entwicklung humanoider Fähigkeiten und der Orientierung im Raum